線性系統(tǒng)的校正設(shè)計(jì)及方式分析綜述1.1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在給定對象之后，可以根據(jù)對象的動作條件預(yù)先選擇執(zhí)行元件的類型、特性和參數(shù)，例如對受控信號的最大速度和加速度的請求。然后，根據(jù)實(shí)際測量精度、加擾能力、測量控制信號的物理化學(xué)性質(zhì)、測量中的慣性和非線性等，選擇進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y量發(fā)展變化元件。在此研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)進(jìn)行可調(diào)整增益的前置放大器和功率控制放大器。這些最初選擇的組件和受控對象形成了系統(tǒng)的非變量部分。設(shè)計(jì)進(jìn)行控制管理系統(tǒng)的目的是將構(gòu)成控制器的各要素和被控制研究對象可以適當(dāng)組合以滿足不同特征控制精度、衰減度、響應(yīng)速度的性能分析指標(biāo)請求。即使調(diào)整放大器的增益，如果不能完全滿足設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)，也需要給系統(tǒng)增加參數(shù)和特性，根據(jù)需要修改可以改變的器件，以完全滿足系統(tǒng)性能的設(shè)計(jì)要求。這是一個控制管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的修正問題。為了學(xué)生進(jìn)行有效控制信息系統(tǒng)的修正設(shè)計(jì)，除了已知系統(tǒng)的可變部分的特性和參數(shù)之外，還需要向系統(tǒng)研究提示的性能的全部指標(biāo)。不同控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)需要不同的偏差。例如，調(diào)速系統(tǒng)對穩(wěn)定性和穩(wěn)定性精度有較高的要求，但是根據(jù)系統(tǒng)的要求，重點(diǎn)放在精度的要求上。1.1.1性能指標(biāo)性能分析指標(biāo)的提交必須符合實(shí)際系統(tǒng)的必要性和可能性。一般來說，性能分析的指標(biāo)不應(yīng)該高于現(xiàn)實(shí)中給定任務(wù)所需的指標(biāo)。例如，如果系統(tǒng)的主要要求是在穩(wěn)態(tài)下有較高的工作精度，就不需要對系統(tǒng)的動態(tài)性能提出必要的或更高的要求。實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所需要具備的各種技術(shù)性能分析指標(biāo)受諸如組件的固有誤差、非線性、能量功率和機(jī)械強(qiáng)度等各種物理教學(xué)條件的限制。具體系統(tǒng)除具有一般性指標(biāo)外，還具有低速穩(wěn)定性、對變負(fù)荷適應(yīng)性等特殊要求。系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候也必須要分別可以考慮。在控制管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)中，所采用的設(shè)計(jì)研究方法一般由性能分析指標(biāo)的形式?jīng)Q定。如果性能指標(biāo)由單位階躍響應(yīng)峰值時間、調(diào)整時間、超調(diào)量、衰減比、穩(wěn)態(tài)誤差等時域特性給出，通常采用時域方法進(jìn)行修正。1.1.2系統(tǒng)的帶寬無論采用何種校正方法，校正系統(tǒng)都能以所需的精度跟蹤輸入信號，并抑制噪聲干擾信號。在控制管理系統(tǒng)的實(shí)際進(jìn)行操作中，輸入數(shù)據(jù)信號通常是低頻信號，而噪聲影響信號通常是高頻信號。因此，合理選擇控制管理系統(tǒng)的帶寬。這是一個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常具有重要的問題。顯然，為了使系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠進(jìn)行準(zhǔn)確地再現(xiàn)輸入信號，系統(tǒng)發(fā)展需要企業(yè)具有大的帶寬。然而，從噪聲可以抑制的角度分析來看，不期望管理系統(tǒng)的帶寬過大。此外，為了系統(tǒng)具有更高穩(wěn)定裕度，系統(tǒng)的開環(huán)對頻率的頻率特性優(yōu)選是截止頻率集中斜率為-20dB/dec，但是所請求系統(tǒng)希望是從具有較強(qiáng)的噪聲中識別信號的能力來看，期望任何斜率小于-40dB/dec。由于不同開環(huán)系統(tǒng)的截止頻率所對應(yīng)于的不同閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬頻率不同，因此在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時我們有必要去選擇適合實(shí)際系統(tǒng)的系統(tǒng)帶寬頻率。一般的來說，設(shè)計(jì)了擁有45度左右數(shù)值的實(shí)際系統(tǒng)。比該值低，系統(tǒng)的動態(tài)進(jìn)行性能差，對參數(shù)發(fā)生變化的適應(yīng)的能力弱。之所以高于此值，是因?yàn)閷φ麄€系統(tǒng)及其組件的要求較高，導(dǎo)致實(shí)施困難，或不符合經(jīng)濟(jì)要求。中頻區(qū)需要占用一定的頻率范圍。我們保證相角裕度的變化在系統(tǒng)參數(shù)的變化中不會很大。在這個中頻區(qū)之后，需要對系統(tǒng)的幅值特性進(jìn)行快速衰減，以減小噪聲對系統(tǒng)的影響。這是系統(tǒng)帶寬選擇的一個方面。如果所用輸入信號的帶寬頻率為0~ωM并且噪聲信號的集中起作用的頻率帶為ωωd=(5~10)且使ω1~ω1.2校正的方式我們按照校正裝置在工作系統(tǒng)中的不同連接方式，控制系統(tǒng)所進(jìn)行校正工作方式方法可分為串聯(lián)的校正、反饋的校正、前饋校正和復(fù)合校正四種。串聯(lián)校正所選用的裝置一般在連接的系統(tǒng)誤差測量點(diǎn)之后、放大器的前面系統(tǒng)前向的通道之中，反饋校正裝置連接一般在系統(tǒng)的局部反饋通道中。下圖便介紹了串聯(lián)校正和反饋校正的連接方式，如圖2-1所示。圖2-1串聯(lián)校正及反饋校正前饋校正也稱為前饋校正，是系統(tǒng)主反饋控制電路工作以外可以采用的校正處理方式。因?yàn)槟壳扒梆佇Ｕ目刂蒲b置在系統(tǒng)設(shè)計(jì)給定值之后并且連接到主反饋?zhàn)饔命c(diǎn)之前的前向信道，其對應(yīng)于對自己預(yù)定值的信號也可以進(jìn)行處理整形或?yàn)V波方法之后發(fā)送到信息反饋管理系統(tǒng)，如圖2-2（a）所示也被稱為前置濾波器。另一個前饋校正裝置連接在系統(tǒng)的可縮放擾動作用點(diǎn)與誤差測量點(diǎn)之間，直接或間接地測量微擾信號，并且通過變換后的訪問系統(tǒng)形成補(bǔ)償附加干擾影響的信道，如圖2-2（b）所示。圖2-2前饋校正復(fù)合校正的方式采用的是在反饋控制的回路中，我們加入前饋校正的通路，組成了一個有機(jī)的整體，如圖2-3所示。其中(a)中所顯示的為按擾動補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制形式，(b)中所顯示的為按輸入補(bǔ)償?shù)膹?fù)合控制形式。圖1.3復(fù)合校正通常，串聯(lián)校正設(shè)計(jì)比反饋校正設(shè)計(jì)可以簡單，并且通過對于信號也容易影響進(jìn)行分析各種社會必要形式的轉(zhuǎn)換。在直流控制系統(tǒng)中，直流電壓信號傳輸適用于串聯(lián)校正。在交流載波控制管理系統(tǒng)中，通?？梢圆捎么?lián)校正后連接到解調(diào)器和濾波器，否則企業(yè)由于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)生變化和載波頻率漂移，校正裝置的操作人員穩(wěn)定性具有非常差。串聯(lián)校正裝置也分為無源和有源。無源串聯(lián)校正裝置一般由RC無源網(wǎng)絡(luò)組成，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，但在變換過程中會出現(xiàn)幅值衰減，輸入阻抗低，輸出阻抗高，因此對幅值衰減進(jìn)行了補(bǔ)償。為了可以避免功率損失，被動串聯(lián)校正裝置設(shè)計(jì)通常我們布置在前通道中能量水平較低的部位。其參數(shù)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，因此在工業(yè)自